Heuristinen optimointimenetelmä tilausohjatun tuotannon karkeasuunnitteluun
Toivonen, Ville Petteri (2016)
2016
Tuotantotalouden koulutusohjelma
Talouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-10-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201608314475
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201608314475
Tiivistelmä
Tilausohjatussa tuotannossa lopputuotteita valmistetaan ainoastaan asiakastilausten perusteella. Valmiita tuotteita varastoidaan korkeintaan lyhytaikaisesti, joten kysynnän vaihdellessa tuotanto toimii usein tiukkojen aikataulupaineiden alaisena. Toisaalta pyrkimys taloudelliseen tehokkuuteen rajoittaa korkeaan kuormitustilanteeseen varatun vapaan kapasiteetin määrää. Tuotannonsuunnittelun keskeisin tehtävä onkin löytää hyväksyttävä valmistusohjelma kustannusten ja aikataulun ristipaineessa.
Tutkimuksessa tätä ongelmaa on lähestytty matemaattisen optimoinnin keinoin. Suunnitteluongelmalle esitetään ensin formaali muotoilu, minkä jälkeen se pyritään ratkaisemaan asetettujen tavoitteiden suhteen. Tuotannonsuunnitteluongelman matemaattista mallintamista ja ratkaisua vaikeuttavat erilaisten reunaehtojen ja muuttujien runsas lukumäärä, sekä tavoitteiden ristiriitaisuus. Laajojen ja vaikeasti ratkaistavien ongelmien käsittelyyn käytetään usein metaheuristisia menetelmiä, joilla pyritään saavuttamaan hyvä ratkaisu järkevässä ajassa.
Suunnitteluongelman muotoilussa aikataulujen noudattaminen on valittu reunaehdoksi, jonka puitteissa eri resurssiryhmien kuormitusta pyritään tasaamaan. Tasainen resurssikuormitus pienentää välivarastojen tarvetta, helpottaa tuotannonohjausta ja mahdollistaa järkevän investointisuunnittelun pitkällä aikavälillä. Työssä esitetään monivaiheinen heuristinen menetelmä tuotannon karkeasuunnittelun toteuttamiseen. Menetelmässä minimoidaan sekä resurssien yksittäisiä kuormitushuippuja että kuormituksen vaihtelua suunnitteluhorisontissa.
Työkaluksi on valittu Microsoft Excel sen yleisyyden ja lähestyttävyyden vuoksi. MS Exceliin on toteutettu käyttöliittymä, jolla hallitaan tuotantotietoja ja optimointisovellusta. Suunnittelualgoritmi on ohjelmoitu VBA-makroina (Visual Basic for Applications). Excel-tiedosto toimii siis itsenäisenä suunnittelutyökaluna sisältäen tietokannan, käyttöliittymän ja optimointialgoritmin.
Kaupalliseen optimointityökaluun verrattuna sovellettava menetelmä on huomattavan nopea ja tuottaa käytännön kannalta relevantteja tuloksia. Ratkaisumenetelmän nopeutta voidaan hyödyntää toistamalla ratkaisuproseduuri useaan kertaan, jolloin vaikeissakin ongelmissa lähestytään optimiratkaisua.
Tutkimuksessa tätä ongelmaa on lähestytty matemaattisen optimoinnin keinoin. Suunnitteluongelmalle esitetään ensin formaali muotoilu, minkä jälkeen se pyritään ratkaisemaan asetettujen tavoitteiden suhteen. Tuotannonsuunnitteluongelman matemaattista mallintamista ja ratkaisua vaikeuttavat erilaisten reunaehtojen ja muuttujien runsas lukumäärä, sekä tavoitteiden ristiriitaisuus. Laajojen ja vaikeasti ratkaistavien ongelmien käsittelyyn käytetään usein metaheuristisia menetelmiä, joilla pyritään saavuttamaan hyvä ratkaisu järkevässä ajassa.
Suunnitteluongelman muotoilussa aikataulujen noudattaminen on valittu reunaehdoksi, jonka puitteissa eri resurssiryhmien kuormitusta pyritään tasaamaan. Tasainen resurssikuormitus pienentää välivarastojen tarvetta, helpottaa tuotannonohjausta ja mahdollistaa järkevän investointisuunnittelun pitkällä aikavälillä. Työssä esitetään monivaiheinen heuristinen menetelmä tuotannon karkeasuunnittelun toteuttamiseen. Menetelmässä minimoidaan sekä resurssien yksittäisiä kuormitushuippuja että kuormituksen vaihtelua suunnitteluhorisontissa.
Työkaluksi on valittu Microsoft Excel sen yleisyyden ja lähestyttävyyden vuoksi. MS Exceliin on toteutettu käyttöliittymä, jolla hallitaan tuotantotietoja ja optimointisovellusta. Suunnittelualgoritmi on ohjelmoitu VBA-makroina (Visual Basic for Applications). Excel-tiedosto toimii siis itsenäisenä suunnittelutyökaluna sisältäen tietokannan, käyttöliittymän ja optimointialgoritmin.
Kaupalliseen optimointityökaluun verrattuna sovellettava menetelmä on huomattavan nopea ja tuottaa käytännön kannalta relevantteja tuloksia. Ratkaisumenetelmän nopeutta voidaan hyödyntää toistamalla ratkaisuproseduuri useaan kertaan, jolloin vaikeissakin ongelmissa lähestytään optimiratkaisua.